18 Vantaggi e svantaggi della fissione nucleare

La fissione nucleare è una reazione quando il nucleo pesante si divide spontaneamente o quando impatta con un’altra particella. Questo processo crea un rilascio di energia attraverso la produzione di foto gamma. La maggior parte di queste scissioni sono chiamate “binarie” perché producono due frammenti carichi, ma in una manciata di eventi possono produrne anche tre per creare la fissione ternaria.

I frammenti più piccoli nella gamma della fissione ternaria variano in dimensioni da un protone a un nucleo di argon.

C’è anche una forma naturale di decadimento radioattivo che è spontanea, il che significa che non richiede un neutrone per produrre energia. Si verifica in diversi isotopi ad alto numero di massa. La fissione nucleare degli elementi pesanti fu inizialmente scoperta da Otto Hahn e Fritz Strassman nel dicembre 1938, mentre l’opzione spontanea fu studiata inizialmente in Russia negli anni ’40.

La quantità di energia libera contenuta nel combustibile nucleare è milioni di volte superiore a quella contenuta nella benzina o in opzioni simili, motivo per cui valutiamo continuamente i vantaggi e gli svantaggi di questa risorsa. Poiché produce più radioattività degli elementi pesanti che usiamo come combustibile, possiamo anche avere un problema di rifiuti una volta prodotta l’energia.

Lista dei vantaggi della fissione nucleare

1. La fissione nucleare è una delle forme di energia più convenienti che abbiamo oggi.
Oltre il 10% dell’energia che usiamo come esseri umani proviene dal processo di fissione nucleare. Più di 30 paesi diversi usano questa forma di energia per creare l’elettricità necessaria per gestire i compiti della vita moderna. La stabilità dell’energia che produce la rende adatta praticamente a tutti i dispositivi, mentre la sua trasmissione si combina con quella che riceviamo dall’energia idroelettrica, dalle energie rinnovabili e anche dalle centrali a carbone per fornire una rete completa di comodità per case e aziende.

2. Possiamo trasmettere l’energia dalla fissione nucleare su lunghe distanze.
Quando produciamo elettricità dalla fissione nucleare, allora abbiamo la capacità di trasmetterla su lunghe distanze per garantire che tutti possano avere accesso all’energia di cui hanno bisogno. Quando si usa la corrente continua ad alto voltaggio, gli studi degli anni ’80 hanno scoperto che era efficiente in termini di costi inviare l’energia fino a 4.300 miglia di distanza. Se invece si usasse la corrente alternata, si potrebbe arrivare fino a 2.500 miglia. Poiché quasi tutte le linee di trasmissione sono più corte di questa, abbiamo la capacità di creare elettricità con questo processo per inviarla a quasi chiunque nel mondo oggi.

3. La fissione nucleare crea meno emissioni di altre risorse energetiche.
I reattori nucleari non producono alcuna emissione diretta di anidride carbonica che potrebbe contribuire all’effetto di riscaldamento globale del pianeta. Questo processo non produce nemmeno alcuna forma di inquinamento atmosferico durante il suo funzionamento. Il principale impatto negativo che crea sull’ambiente deriva dalle attività di estrazione dell’uranio e dagli sforzi di raffinazione necessari per trasformarlo in combustibile. Questi compiti richiedono una quantità significativa di energia.

Le centrali nucleari usano anche cemento e metallo per tenere le persone al sicuro, il che aggiunge un altro elemento energetico all’equazione. Quando si confrontano tutti questi costi con quelli richiesti dal carbone, dal gas naturale o dal petrolio, il nucleare è ancora in vantaggio come fonte di combustibile pulito da usare.

4. Il processo di fissione nucleare può fornire un rilascio prolungato di energia.
L’energia di una reazione di fissione nucleare in un ambiente ben controllato può produrre continuamente energia fino a 36 mesi. Questo lo rende uno dei metodi più efficienti per creare energia che oggi possiamo usare per una varietà di bisogni.

Anche quando guardiamo ai processi altamente efficienti che circondano una forma di energia pulita come il gas naturale, il vantaggio della fissione nucleare è che è 8.000 volte più efficace delle sue controparti. Anche con le varie spese e i rischi ambientali che si accompagnano al suo uso, questa opzione è uno dei modi più convenienti per generare energia oggi.

5. Ci fornisce una risorsa energetica affidabile.
Le attuali centrali nucleari che sono in funzione oggi sono state inizialmente progettate per servire fino a 50 anni. Man mano che la nostra comprensione di questa tecnologia cresceva e si sviluppavano nuove risorse e tecnologie, abbiamo scoperto che era possibile raddoppiare questa durata di vita. Quando si aggiunge la quantità di uranio prodotto dalle miniere di tutto il mondo, c’è abbastanza energia per tutti grazie a questo vantaggio. Abbiamo anche la possibilità di estrarre di più e di raffinarlo per un uso futuro, se necessario.

Siccome il processo di fissione nucleare può funzionare senza fermarsi per molto tempo in qualsiasi condizione atmosferica, ci sono meno interruzioni che potrebbero diventare un inconveniente per le case e le imprese di tutto il mondo.

6. La fissione nucleare ha un livello di densità eccezionale.
La ragione per cui le società esaminano i vantaggi e gli svantaggi della fissione nucleare è che questa risorsa energetica fornisce un’alta concentrazione di potenza senza la necessità di molto combustibile. Il suo livello di densità è uno dei più alti mai incontrati nella valutazione di risorse come questa che sono adatte all’uso nelle nostre comunità. Ciò significa che non abbiamo bisogno di molto uranio per produrre nuova energia, quindi i livelli di rifiuti pericolosi che provengono dalle nostre centrali sono minimi. La tipica località produrrà 20 tonnellate metriche di combustibile nucleare usato all’anno, il che significa che l’intera industria genera circa 2.300 tonnellate metriche all’anno che richiedono stoccaggio.

7. Nonostante la minaccia delle radiazioni, l’energia nucleare ha il più basso tasso di mortalità annuale.
La parola “radiazione” spaventa molte persone perché la associamo alle armi atomiche lanciate su Hiroshima e Nagasaki nel 1945. Decine di migliaia di persone sono state uccise istantaneamente da quell’attacco, e altre centinaia di migliaia hanno sofferto di cancro e altri impatti a lungo termine a causa della loro esposizione. Quando guardiamo alla fissione nucleare come risorsa energetica, i vantaggi della sua sicurezza devono essere presi in considerazione. Con poche eccezioni, le uniche morti registrate dovute alla creazione di energia nucleare provengono dall’incidente di Chernobyl.

Se guardiamo al carbone, ci sono più di 170.000 persone che muoiono per ogni 1 trilione di kilowatt-ora che produciamo. Anche l’energia solare causa 440 morti a quel livello di creazione di energia, che è ancora cinque volte superiore a quello che si verifica con questa opzione.

8. I costi operativi della fissione nucleare sono minimi.
La fissione nucleare è una delle forme più economiche di produzione di energia che abbiamo oggi perché può produrre energia per un tempo così lungo. Una volta risolto il costo iniziale di un impianto, la centrale operativa è una delle forme di energia meno costose che produciamo oggi. Anche se non sembra che 0,01 dollari in meno per kilowatt-ora siano un grande risparmio, la differenza per la famiglia media negli Stati Uniti è più di 9 dollari al mese.

Se la famiglia media usa 14.460 kilowatt-ora di energia ogni anno, allora questo è un risparmio di 144,60 dollari. Quando si moltiplica questa cifra per i 127,59 milioni di famiglie che consumano energia, la fissione nucleare rimette un sacco di soldi nell’economia.

9. Possiamo riciclare alcuni dei prodotti di scarto della fissione nucleare.
La scorta di combustibile che usiamo per la fissione nucleare è finita, il che mette questa risorsa energetica nella stessa categoria di un combustibile fossile. A differenza del carbone, del petrolio o del gas naturale, possiamo usare il torio per creare combustibile dai prodotti di scarto che le nostre attività di produzione di energia creano, fornendo al contempo i livelli di elettricità necessari per la vita quotidiana. Questo vantaggio ci dà il potenziale per riciclare i combustibili più spesso, creando una risorsa ad alta densità che può produrre nuovamente energia anche dopo che l’abbiamo già usata in precedenza.

Lista degli svantaggi della fissione nucleare

1. La fissione nucleare richiede complicate caratteristiche di sicurezza per essere utile.
La paura principale che la maggior parte delle persone hanno quando contemplano la fissione nucleare è il fatto che una reazione nucleare incontrollata in un reattore potrebbe provocare una contaminazione diffusa. L’impatto di un tale incidente inquinerebbe l’aria e l’acqua per chilometri intorno all’impianto. Il rischio che questo accada è piccolo, specialmente negli Stati Uniti, a causa della presenza di barriere ridondanti e diversi sistemi di sicurezza, c’è una vasta area intorno ad un impianto mantenuta libera per garantire la sicurezza. I reattori negli Stati Uniti usano vasi di contenimento per resistere ai terremoti e alle condizioni meteorologiche estreme anche a causa di questo svantaggio.

2. I processi di fissione nucleare creano rifiuti radioattivi.
La principale preoccupazione ambientale che deve essere considerata quando si guarda alla fissione nucleare è il rifiuto radioattivo che produce. Il combustibile del reattore esaurito, gli scarti dei mulini di uranio e altri elementi contribuiscono tutti a questo inconveniente. Alcuni di questi materiali possono rimanere pericolosamente radioattivi per gli esseri umani fino a 10.000 anni, ed è per questo che ci sono regolamenti specifici che regolano come trasportiamo, maneggiamo, immagazziniamo e proteggiamo nel tempo.

Anche se un adeguato impianto di stoccaggio ridurrà i livelli di radiazione in un sito di smaltimento, gli strumenti, i vestiti e gli oggetti usa e getta usati per trattare le scorie si contamineranno dopo la manipolazione, quindi ci sono procedure speciali in atto per gestire anche questo problema.

3. I reattori nucleari esauriti devono passare attraverso un processo di disattivazione completa.
Se un reattore nucleare smette di funzionare per qualche motivo, allora deve passare attraverso un processo di disattivazione. Questo lavoro comporta la rimozione sicura dal servizio di tutte le attrezzature che sono diventate radioattive. L’obiettivo di questo sforzo è quello di ridurre i livelli di radioattività abbastanza che la proprietà o la struttura possa essere utile per altri scopi in futuro. Ci sono regole specifiche che gli equipaggi devono seguire a causa di questo svantaggio, o l’impianto avrebbe bisogno di essere tenuto separato dal contatto umano come facciamo con i rifiuti che provengono dal processo di fissione.

4. Ci sono molteplici problemi di smaltimento da gestire con la fissione nucleare.
Il Government Accounting Office riporta che ci sono oltre 90.000 tonnellate metriche di rifiuti nucleari che richiedono lo smaltimento proprio ora. Gli americani producono più scorie di qualsiasi altro paese per i loro bisogni energetici commerciali. La quantità che richiede lo stoccaggio riempirebbe un campo da calcio standard gridiron ad una profondità di 60 piedi. Quando si aggiunge il programma di armi nucleari finanziato dagli Stati Uniti, ci sono altre 14.000 tonnellate di rifiuti da considerare.

Gli Stati Uniti conservano tutti questi rifiuti in più di 80 siti diversi in 35 stati al momento. Non c’è nemmeno un sito ufficiale di smaltimento per questo materiale nel paese. L’unica opzione potenziale per applicazioni a lungo termine è Yucca Mountain in Nevada, ma la richiesta di licenza è stata un processo che ha richiesto più di 30 anni.

5. Anche con i bassi rischi di fallimento, la fissione nucleare può creare risultati devastanti.
I due incidenti principali che coinvolgono la contaminazione da radiazioni dell’energia nucleare sono Fukushima e Chernobyl. Dopo che lo tsunami si è ritirato e i lavoratori hanno potuto inviare attrezzature subacquee per ispezionare il reattore colpito, i ricercatori hanno scoperto che c’era combustibile nucleare fuso fino a un metro di spessore sotto il nucleo del vaso di contenimento. Questa esposizione alle radiazioni ha avuto un impatto sull’acqua e sull’aria, con una parte della contaminazione che ha seguito le correnti oceaniche per colpire gli Stati Uniti più di un anno dopo l’incidente in Giappone.

È finalmente possibile visitare le aree abbandonate intorno a Chernobyl, ma solo con un tour guidato. Riceverai la stessa quantità di esposizione alle radiazioni che genererebbe un volo transatlantico. La regione ha ancora diversi punti caldi che potrebbero essere dannosi, e devi indossare top a maniche lunghe, pantaloni lunghi e scarpe chiuse per garantire la tua sicurezza. Ecco quanto può essere pericolosa la scienza della fissione nucleare diversi decenni dopo un evento.

6. L’uscita esplosiva della fissione nucleare può creare vittime di massa.
Le armi lanciate in guerra che contenevano tecnologie di fissione nucleare hanno tolto la vita a oltre 200.000 persone in meno di una settimana. Quelli che sono sopravvissuti all’esplosione iniziale sono stati colpiti dalla pioggia nera o da altre forme di esposizione radioattiva che alla fine si sarebbero presi le loro vite settimane, mesi o a volte anni dopo l’incidente.

Gli Stati Uniti hanno commissionato uno studio attraverso l’Università di Princeton nel 1986 per determinare quali sarebbero state le ricadute se industrie o centri urbani fossero stati presi di mira con una bomba nucleare da 100 chilotoni. Questo lavoro ha determinato che ogni incidente aveva la capacità di prendere 10 milioni di vite se un attacco fosse stato lanciato contro gli Stati Uniti. Puoi vedere cosa accadrebbe vicino a casa tua usando questo sito web: http://nuclearsecrecy.com/nukemap/

7. Il costo iniziale della fissione nucleare come combustibile è eccezionalmente alto.
Il prezzo per una nuova centrale nucleare negli Stati Uniti è di circa 10 miliardi di dollari ora. Anche se questa risorsa produrrebbe energia per almeno un secolo, di solito spetta al governo locale e alle utility fornire i finanziamenti per la costruzione di nuovi impianti. Questo è il motivo per cui ce ne sono così pochi in costruzione in questo momento negli Stati Uniti. Quando il presidente Obama ha annunciato nel 2010 un progetto che avrebbe creato tre nuovi impianti, sarebbero stati i primi nuovi impianti ad andare online in 30 anni.

Anche quando la parte di costruzione del lavoro è completa, ci possono volere diversi anni per sfruttare la potenza della fissione nucleare. L’impianto di Watts Bar ha impiegato 17 anni per essere completato, e non ha iniziato a produrre elettricità per scopi commerciali per sei anni dopo. L’impianto River Bend è stato costruito nel 1977, ma non è andato online fino al 1986.

8. L’esposizione a lungo termine alle radiazioni della fissione nucleare crea effetti negativi sulla salute.
L’esposizione alle radiazioni ionizzanti può danneggiare il materiale genetico di una persona. Le cellule umane fanno un buon lavoro di riparazione di questo danno, ma può creare il cancro o causare la morte delle cellule se il lavoro di riparazione non è completato correttamente. Ustioni acute della pelle e malattia da radiazioni possono verificarsi in dosi elevate, ma l’impatto a lungo termine include malattie cardiovascolari e cancro. Ci vogliono più di 75 rad in poco tempo per produrre una sindrome acuta da radiazioni, ma questo problema è possibile con la manipolazione accidentale o la rottura di una risorsa radioattiva.

9. Se il disastro di Fukushima passerà mai attraverso un processo formale di pulizia, il costo potrebbe essere di almeno 100 miliardi di dollari. Greenpeace ritiene che il conteggio finale potrebbe essere ben oltre i 200 miliardi di dollari. Anche i costi di costruzione tendono ad essere più alti quando si cerca di sfruttare la potenza della fissione nucleare, con ogni centrale in costruzione negli Stati Uniti che supera di 1 miliardo di dollari il budget. Questo svantaggio ci mette tutti in una posizione in cui dobbiamo decidere di scommettere tutto sull’energia a basso costo anche se non è sostenibile.

Conclusione

La fissione nucleare è una delle scoperte più importanti dell’ultimo secolo. Ha portato allo sviluppo di nuove infrastrutture energetiche che ci permettono di creare uno stile di vita moderno. Questo processo può ridurre il numero di emissioni che generiamo per l’elettricità pur rimanendo accessibile.

Come per ogni tecnologia, c’è la minaccia che qualcuno possa trasformare i vantaggi della fissione nucleare in svantaggi quando serve i propri bisogni egoistici. La minaccia radioattiva e la capacità esplosiva di questa energia possono portare via tante vite quante ne può salvare.

Questo combustibile potrebbe non essere una risorsa energetica rinnovabile, ma offre un certo potenziale di riutilizzo in futuro. Se riusciamo a contenere la minaccia della radioattività e a trovare un posto per immagazzinare il combustibile esaurito, allora la fissione nucleare è un’opzione definitiva da considerare per la nostra energia in futuro.